許寶琛,張一敏,羅欣,馬偉民,楊振剛,梁榮蓉*
(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安 271018)(2.君博食品有限公司,山東臨清 252600)(3.億利源清真肉類有限公司,山東陽(yáng)信 251800)
生鮮肉色決定著消費(fèi)者對(duì)生鮮肉品的購(gòu)買欲,而熟制肉色影響著消費(fèi)者對(duì)肉品熟制程度的判斷[1,2]。正常牛肉制品在加熱過(guò)程中,肉色會(huì)由紅向棕褐色轉(zhuǎn)變,當(dāng)中心肉色完全變?yōu)樽睾稚珪r(shí),說(shuō)明此時(shí)肉品熟制完成[3]。提前褐變現(xiàn)象(Premature Browning,PMB)是牛排和牛肉餅加熱過(guò)程中的一種非典型顏色變化,它是在低于破壞食源性病原體所需溫度時(shí),中心肉色提前由紅色變?yōu)楹稚?,使消費(fèi)者誤以為此時(shí)的肉餅已熟制完全,達(dá)到安全食用狀態(tài)[4,5]。因此,該現(xiàn)象容易導(dǎo)致食品安全問(wèn)題。為防止 PMB現(xiàn)象引起的食源性疾病,美國(guó)農(nóng)業(yè)部建議,牛肉餅的熟制中心溫度不能低于 71.1 ℃[6]。
很多因素可以引起 PMB現(xiàn)象,已有研究發(fā)現(xiàn),高氧氣調(diào)包裝的牛肉由于貯藏期間的氧化程度較大,在加熱過(guò)程中更易發(fā)生PMB現(xiàn)象[7],因此,通過(guò)添加抗氧化劑來(lái)降低氧化程度是抑制 PMB現(xiàn)象的一種有效手段[8]。S?rheim等[9]向碎牛肉中分別加入了抗壞血酸、迷迭香提取物、乳酸鈉、多聚磷酸鹽和林貢莓汁,發(fā)現(xiàn)僅多聚磷酸鹽減少了 PMB現(xiàn)象的發(fā)生。Ramanathan等[5]通過(guò)向碎牛肉中添加琥珀酸鹽和氫氧化銨,加熱后發(fā)現(xiàn)琥珀酸鹽可以抑制 PMB現(xiàn)象的發(fā)生,而加氫氧化銨的碎牛肉仍會(huì)產(chǎn)生 PMB現(xiàn)象。此外,殼聚糖和抗壞血酸等添加物均可對(duì) PMB現(xiàn)象的發(fā)生起到一定的抑制作用[10,11]。
目前,天然抗氧化劑憑借其安全、高效的優(yōu)點(diǎn)在肉品工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,但大多都以其對(duì)生肉的抗氧化性和抑菌作用為立足點(diǎn)進(jìn)行研究,其對(duì)加熱后肉色變化的影響還鮮有報(bào)道。因此,本實(shí)驗(yàn)選取抗氧化效果較好的葡萄籽提取物和茶多酚兩種天然抗氧化劑,探究?jī)煞N抗氧化劑對(duì) PMB現(xiàn)象的抑制效果,旨在為肉制品 PMB現(xiàn)象的控制提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)參考,提高食品安全性。
西冷牛肉及脂肪,山東陽(yáng)信億利源清真肉類有限公司;PCA瓊脂培養(yǎng)基,陸橋科技股份有限公司;茶多酚(90%),上海義潤(rùn)生物工程有限公司;葡萄籽提取物(85%),西安萃之健生物科技有限公司。
SenvenGo pH計(jì),瑞士 Mettler Toledo公司;BagMixrrR 400拍打器,法國(guó)Interscience公司;SP62便攜式積分球分光光度儀,美國(guó) X-Rit公司;DT-6D氣調(diào)包裝機(jī),大江機(jī)械設(shè)備有限公司;C/E652肉餅成型機(jī),意大利La Minerva公司。
選取正常pH值范圍的牛背最長(zhǎng)肌,真空包裝后0~4 ℃條件下運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)修整絞碎后(包括15%的脂肪),平均分為三組,分別為對(duì)照組(未添加天然抗氧化劑)、葡萄籽提取物處理組和茶多酚處理組。各組原料肉絞碎后分別添加0.1 g/kg的葡萄籽提取物和0.1 g/kg的茶多酚(充分溶解后添加),并同時(shí)添加10%水和 2%食鹽,各組物料分別混合均勻后,低速斬拌15 s,使用肉餅成型機(jī)制成9 cm直徑、1.5 cm厚的肉餅,進(jìn)行高氧氣調(diào)包裝(80% O2+20% CO2),置于0~4 ℃環(huán)境中貯藏 0、3、6 d。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)將肉餅取出,測(cè)定生肉pH值、肉色、脂質(zhì)氧化值和菌落總數(shù),同時(shí)將肉餅在177 ℃的溫度下分別煎制至中心溫度66 ℃、72 ℃,測(cè)定肉餅中心肉色和pH值,并對(duì)72 ℃的肉餅進(jìn)行感官品評(píng)。本實(shí)驗(yàn)共重復(fù)三次,每批實(shí)驗(yàn)的每個(gè)處理?xiàng)l件下均有三個(gè)肉餅作為平行。
生鮮肉餅pH值:在每個(gè)貯藏時(shí)間點(diǎn),用校正后的pH計(jì)(采用兩點(diǎn)法校正,即pH值為4.00和7.00的緩沖液)直接測(cè)定肉餅中心pH值;對(duì)于熟制肉餅,測(cè)定肉餅冰浴5 min后切面中心位置的pH值。每個(gè)肉餅測(cè)量3次,取平均值。
生鮮肉色的測(cè)定:參考 Yang等[12]的測(cè)定方法,每個(gè)貯藏時(shí)間點(diǎn),在打開包裝后將肉餅沿中線切開,用便攜式積分球分光光度儀直接測(cè)定切面的L*值(亮度值)、a*值(紅度值)和b*值(黃度值),每個(gè)肉餅測(cè)定6次,取其平均值。
熟制肉色的測(cè)定:立即從煎板取下,裝入真空包裝袋中置于冰水中冰浴5 min,以防止溫度繼續(xù)上升,冰浴完成后沿中線切開并立即測(cè)定其切面中心的L*值、a*值和b*值,每個(gè)肉餅測(cè)定6次,取其平均值。
參考Siu等[13]的測(cè)定方法并稍作改動(dòng)。在各個(gè)時(shí)間點(diǎn),從牛肉餅內(nèi)部稱取樣品4 g(剔除筋腱和脂肪),加入20 mL蒸餾水混勻,用均質(zhì)機(jī)勻漿1 min(均質(zhì)30 s間隔30 s再均質(zhì)30 s)。隨后,向均質(zhì)液中加入20 mL 10%(W/V)的三氯乙酸溶液,混合均勻,經(jīng)whatman NO.1濾紙過(guò)濾,留取濾液備用。取4 mL濾液,加入1 mL 60 mM硫代巴比妥酸溶液混勻,80 ℃水浴加熱90 min,結(jié)束后取出冷卻至室溫。吸取250 μL混合液轉(zhuǎn)移至 96孔板中,使用酶標(biāo)儀測(cè)定混合液在532 nm處的吸光度值,最后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線(用已知濃度的1,1,3,3-四乙氧基丙烷溶液得出)計(jì)算出脂質(zhì)氧化值,結(jié)果表示為mg MDA/kg樣品。
參考 Yang等[12]的測(cè)定方法并稍作改動(dòng)。在各個(gè)取樣點(diǎn),隨機(jī)稱取10 g肉餅表面及內(nèi)部肉樣,置于無(wú)菌拍打袋中,加入90 mL的8.5%無(wú)菌生理鹽水(含0.01%蛋白胨),用拍擊式均質(zhì)器拍打60 s。進(jìn)行一系列梯度稀釋后選擇2~3個(gè)適宜稀釋度的樣品勻液在瓊脂培養(yǎng)基中37 ℃恒溫培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù),記錄下相應(yīng)的稀釋倍數(shù)和菌落數(shù)量,菌落計(jì)數(shù)以菌落形成單位(colony forming units,CFU)表示。選取菌落數(shù)在30 CFU~300 CFU之間、無(wú)蔓延菌落生長(zhǎng)的平板計(jì)算菌落總數(shù)。菌落總數(shù)以logCFU/g樣品表示。
參考 Maughan等[14]的方法并做適當(dāng)修改。選取10位長(zhǎng)期從事牛肉品質(zhì)研究的人員為品評(píng)人員,在環(huán)境適宜的標(biāo)準(zhǔn)品評(píng)間里對(duì)各部分實(shí)驗(yàn)中煎至中心溫度72 ℃的肉餅進(jìn)行品評(píng)。品評(píng)指標(biāo)包括嫩度、多汁性、風(fēng)味和整體可接受性;打分采用9分制,其中5分為標(biāo)準(zhǔn)限值,具體如表1所示。
表1 熟制牛肉餅感官品評(píng)表Table 1 Ratings of sensory evaluation on cooked beef patties
樣品準(zhǔn)備時(shí),將牛肉餅煎制中心溫度達(dá)到72 ℃后立即從煎板移走,去除邊緣部分,切成2 cm×2 cm的小塊,作為品評(píng)樣品,每個(gè)樣品用三位數(shù)隨機(jī)編碼,在2 min內(nèi)呈遞給品評(píng)人員。每位品評(píng)人員隨機(jī)呈遞每個(gè)處理組的1個(gè)樣品。品評(píng)期間準(zhǔn)備室溫水和蘇打餅干以清除品評(píng)期間殘留的味道。每部分實(shí)驗(yàn)的感官品評(píng)均進(jìn)行了3次。
本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)使用SAS軟件(9.0版本),進(jìn)行混合模型分析,結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。以添加的天然抗氧化劑、煎制中心溫度、貯藏時(shí)間以及它們的交互作用為固定因素,肉餅作為隨機(jī)因素,實(shí)驗(yàn)重復(fù)數(shù) n=3。使用 SAS的混合模型(MIXED procedure)進(jìn)行方差分析,差異顯著水平為p<0.05,用Sigmaplot 12.5軟件進(jìn)行作圖分析。
表2 添加葡萄籽提取物和茶多酚對(duì)牛肉餅pH值的影響Table 2 Effects of adding grape seed extract and tea polyphenols on pH value of beef patties
通過(guò)表2可以看出,處理方式、中心溫度和貯藏時(shí)間的三因素交互作用對(duì)牛肉餅中心pH值影響顯著(p<0.05)。添加葡萄籽提取物會(huì)使肉餅的初始pH值顯著低于對(duì)照組肉餅[15],茶多酚的添加未影響肉餅的pH值,這與Ozvural等[16]的研究結(jié)果相同。經(jīng)貯藏后,三種處理肉餅的pH值增大至5.55,仍處于正常pH值范圍內(nèi)。加熱處理會(huì)使肉餅的pH值顯著增大,這與Mancini等[17]的研究一致。在貯藏6 d,處理組的肉餅熟制后pH值均增大至5.80及以上,而對(duì)照組肉餅的熟制pH值僅為5.74,顯著低于處理組(p<0.05)。而Hollenbeck等[18]則發(fā)現(xiàn),肉餅中脂肪含量的增加會(huì)使pH值在加熱過(guò)程中減小。目前僅知,較高的生肉pH值可以提高肌紅蛋白在加熱過(guò)程中的穩(wěn)定性,這會(huì)對(duì)PMB現(xiàn)象具有抑制作用[8]。
2.2.1L*值
通過(guò)表3可以看出,處理方式、中心溫度和貯藏時(shí)間的三因素交互作用對(duì)牛肉餅中心L*值影響顯著(p<0.05)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),三種處理的生肉餅中心L*值均逐漸減小。對(duì)照組肉餅的L*值最終降至50以下,而添加茶多酚的肉餅L*值顯著高于其他兩種處理(p<0.05)。肉餅在加熱過(guò)程中L*值持續(xù)增大,并且經(jīng)貯藏處理后,L*值增大的程度更大,最高可達(dá)到54.63。Yu等[19]同樣發(fā)現(xiàn)加熱可以使L*值增大,并且猜測(cè),這是由于肉中的蛋白質(zhì)在加熱過(guò)程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致肉的保水能力下降,而水分的滲出又會(huì)增加光反射,導(dǎo)致熟肉的L*值比生肉高。此外,肉中可溶性蛋白的流失也會(huì)導(dǎo)致熟肉的L*值增大[20]。
2.2.2a*值
表4 添加葡萄籽提取物和茶多酚對(duì)牛肉餅a*值的影響Table 4 Effects of adding grape seed extract and tea polyphenols on a* value of beef patties
a*值是肉色研究中最重要的指標(biāo),生肉的a*值表征著肉的紅度,直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買意向,而加熱過(guò)程中的a*值變化則可以反映肉餅的熟制程度,a*值的降低表示熟肉棕褐色程度的增加。通過(guò)表4可以看出,處理方式、中心溫度和貯藏時(shí)間的三因素交互作用對(duì)牛肉餅中心a*值影響顯著(p<0.05)。貯藏過(guò)程中,三種處理的生肉餅a*值均逐漸下降,但兩種天然抗氧化物處理組顯著減緩了a*值的下降。貯藏0 d和3 d時(shí)各處理組的a*值差異不顯著(p>0.05),但是貯藏6 d時(shí),兩種天然抗氧化物處理組的a*值均顯著高于對(duì)照組(p<0.05)。Holman等[2]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)牛肉的a*值高于14.5時(shí),大多數(shù)消費(fèi)者認(rèn)為其肉色較好,可以引起消費(fèi)欲望。本研究中三種處理的生肉餅a*值均高于14.5,表現(xiàn)出良好的肉色,但是對(duì)照組已出現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì),這說(shuō)明兩種天然抗氧化物有助于維持肉餅在高氧氣調(diào)包裝條件下的肉色穩(wěn)定性。
加熱處理會(huì)使肉餅的a*值下降,此時(shí),肉色也由紅色向棕褐色轉(zhuǎn)變,逐漸呈現(xiàn)熟肉色澤。本研究中設(shè)置66 ℃為未完全熟制的溫度,用66 ℃下的中心肉色衡量褐變程度,而 72 ℃的中心肉色為熟制完全的肉色,當(dāng)66 ℃的肉色與72 ℃肉色無(wú)顯著差異時(shí),我們認(rèn)為此肉餅發(fā)生了PMB現(xiàn)象[20,21]。本研究中,對(duì)照組肉餅貯藏至6 d,在中心溫度達(dá)到66 ℃時(shí)a*值下降至7.88,與 72 ℃無(wú)顯著差異(p>0.05),這說(shuō)明加熱至66 ℃時(shí)肉餅已經(jīng)呈現(xiàn)了熟制完全的色澤,發(fā)生了PMB現(xiàn)象。而添加葡萄籽提取物和茶多酚的肉餅在加熱至66 ℃時(shí)的a*值分別為9.30和9.03,均顯著高于72 ℃(p<0.05)。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn),在 66 ℃時(shí)對(duì)照組肉餅的a*值顯著低于處理組,這說(shuō)明添加葡萄籽提取物和茶多酚均能有效抑制高氧氣調(diào)包裝條件下的PMB現(xiàn)象。
抗氧化劑可以使肉中的肌紅蛋白保持在亞鐵形態(tài),此時(shí)肌紅蛋白的熱穩(wěn)定性較強(qiáng),所以在理論上,添加抗氧化劑可以延緩加熱引起的肌紅蛋白變性而導(dǎo)致的褐變[8,22]。除此之外,添加抗氧化劑還可以抑制牛肉的脂質(zhì)氧化或者提高牛肉的還原能力,這有助于肉色的穩(wěn)定。Sepe等[11]在牛肉餅中添加5種合成抗氧化劑,研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,所有抗氧化劑均能降低脂質(zhì)氧化,增加牛肉餅的還原能力,從而抑制PMB現(xiàn)象的發(fā)生。Suman等[10]嘗試添加殼聚糖來(lái)抑制作用PMB現(xiàn)象,結(jié)果表明添加殼聚糖可以抑制托盤包裝肉餅的PMB現(xiàn)象,但未發(fā)現(xiàn)對(duì)高氧氣調(diào)包裝肉餅PMB現(xiàn)象的抑制作用。而Mancini等[23]研究發(fā)現(xiàn),乳酸的添加無(wú)法抑制牛肉餅的 PMB現(xiàn)象。本研究中使用的兩種天然抗氧化劑均可以較好的抑制高氧氣調(diào)包裝肉餅的 PMB現(xiàn)象,這說(shuō)明不同抗氧化劑的作用機(jī)制和抗氧化能力可能存在差異,這點(diǎn)值得進(jìn)行進(jìn)一步研究。
2.2.3b*值
處理方式、中心溫度和貯藏時(shí)間三因素對(duì)b*值交互作用不顯著(p>0.05),僅存在各因素的主效應(yīng)(p<0.05)。通過(guò)圖1a可以看出,肉餅的b*值在貯藏過(guò)程中由15.70顯著降低至13.51。圖1b則說(shuō)明添加葡萄籽提取物和茶多酚可以提高肉餅的b*值。圖 1c中,肉餅的中心b*值隨著中心溫度的升高顯著增大,當(dāng)肉餅熟制后,b*值達(dá)到15.57。Sun等[24]研究表明,加熱處理會(huì)使肉品的b*值升高。雖然目前關(guān)于肉品加熱過(guò)程中b*值變化的研究較少,但b*值正逐漸被用作判斷肉品熟制程度的參考指標(biāo)[25]。
TBARS值通常被用于評(píng)價(jià)肉品的脂質(zhì)氧化程度[26],通過(guò)圖2可以看出,處理方式和貯藏時(shí)間的交互作用顯著影響肉餅的脂質(zhì)氧化程度(p<0.05)。在貯藏過(guò)程中,三種處理肉餅的脂質(zhì)氧化程度均顯著增大(p<0.05),但添加天然抗氧化劑的肉餅顯著低于對(duì)照組,顯著抑制了肉餅貯藏期間的脂質(zhì)氧化。在第 0 d剛加入天然抗氧化劑時(shí),葡萄籽提取物就表現(xiàn)出顯著的抗氧化作用,而此時(shí)添加茶多酚的肉餅TBARS值與對(duì)照組無(wú)顯著差異(p>0.05)。在第3 d時(shí),處理組肉餅的TBARS值為1.31和1.47 mg MDA/kg,與0 d時(shí)無(wú)顯著差異,而對(duì)照組肉餅已增大至 3.12 mg MDA/kg。在第6 d對(duì)照組的TBARS值達(dá)到8.98 mg MDA/kg時(shí),處理組的TBARS值為5.62和5.79 mg MDA/kg,顯著低于對(duì)照組(p<0.05),且比對(duì)照組分別降低了37.4%和35.5%,這說(shuō)明兩個(gè)處理組均抑制了脂質(zhì)氧化程度的增大。許多研究也發(fā)現(xiàn),葡萄籽提取物和茶多酚均可以提高肉的抗氧化能力,降低脂質(zhì)氧化程度[15,27-29]。
脂質(zhì)氧化程度的增大會(huì)促進(jìn)牛肉餅加熱過(guò)程中PMB現(xiàn)象的發(fā)生[7]。Bao等[30]發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)氧化程度大的肉餅在加熱過(guò)程中a*值的下降程度也較大,但未與PMB現(xiàn)象聯(lián)系。Mancini等[17]向肉餅中添加了琥珀酸鹽,發(fā)現(xiàn)琥珀酸鹽可以降低高氧氣調(diào)包裝肉餅的脂質(zhì)氧化程度,并且抑制了 PMB現(xiàn)象的發(fā)生。這是由于脂質(zhì)氧化可以促進(jìn)肉中肌紅蛋白氧化,導(dǎo)致熱穩(wěn)定性較差的高鐵肌紅蛋白大量生成。由于高鐵肌紅蛋白在55 ℃左右就會(huì)發(fā)生熱變性,產(chǎn)生棕色的高鐵血色原,因此生肉中大量積累的高鐵肌紅蛋白容易導(dǎo)致肉餅在加熱過(guò)程中發(fā)生PMB現(xiàn)象[30]。此外,脂質(zhì)氧化產(chǎn)物還可以消耗肉中的還原物質(zhì),降低還原能力,同樣會(huì)促進(jìn)PMB現(xiàn)象的發(fā)生[20]。因此,天然抗氧化劑可以通過(guò)降低肉中的脂質(zhì)氧化程度來(lái)抑制PMB現(xiàn)象[8]。
表5 添加葡萄籽提取物和茶多酚對(duì)牛肉餅菌落總數(shù)(log CFU/g)的影響Table 5 Effects of adding grape seed extract and tea polyphenols on the total viable counts (log CFU/g) of beef patties
微生物可以分解利用肉中的碳水化合物和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖,產(chǎn)生不良代謝物,最終導(dǎo)致肉品腐敗[31]。通過(guò)表5可以看出,僅貯藏時(shí)間對(duì)菌落總數(shù)具有主效應(yīng)(p<0.05),在貯藏期內(nèi)肉餅的菌落總數(shù)逐漸增加,最大增加至4.34 log CFU/g,但未超過(guò)7 log CFU/g的貨架期要求[32]。有研究發(fā)現(xiàn),葡萄籽提取物和茶多酚在添加到肉制品后,均有一定的抑菌作用[33,34]。本研究結(jié)果中,雖然添加天然抗氧化劑的抑菌效果不顯著,但仍可以看出,處理后的肉餅在貯藏過(guò)程中的菌落總數(shù)始終低于對(duì)照組。
表6 貯藏時(shí)間對(duì)牛肉餅感官品質(zhì)的影響Table 6 Effects of storage time on the sensory quality of beefpatties
由表6可以看出,添加兩種天然抗氧化劑對(duì)熟制牛肉餅的各項(xiàng)感官指標(biāo)影響不顯著(p>0.05),僅貯藏時(shí)間對(duì)熟制牛肉餅的嫩度、多汁性、風(fēng)味和接受度影響顯著(p<0.05)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),熟制牛肉餅的各項(xiàng)品評(píng)得分逐漸下降,但得分始終在5分以上,保持在消費(fèi)者可以接受的水平。異味是評(píng)價(jià)肉餅的不良?xì)馕?,本研究中貯藏時(shí)間和添加天然抗氧化劑均未對(duì)異味評(píng)分產(chǎn)生顯著影響。在第6 d,熟肉餅的總體可接受性得分為6.01,屬于消費(fèi)者比較容易接受的水平,這說(shuō)明添加葡萄籽提取物和茶多酚沒(méi)有對(duì)熟制肉餅的感官品質(zhì)造成負(fù)面效果,也未產(chǎn)生異味。
高氧氣調(diào)包裝牛肉餅熟制過(guò)程中容易發(fā)生 PMB現(xiàn)象。添加0.1 g/kg葡萄籽提取物和0.1 g/kg茶多酚可以顯著抑制肉餅貯藏期間的脂質(zhì)氧化,提高生肉餅貯藏期間的肉色穩(wěn)定性,并提高了肉餅熟制過(guò)程中的紅度值,抑制了高氧氣調(diào)包裝包裝條件下的PMB現(xiàn)象;同時(shí),兩種天然抗氧化劑對(duì)熟制牛肉餅的各項(xiàng)感官品評(píng)指標(biāo)無(wú)不良影響。在生肉餅護(hù)色和肉餅熟制時(shí)PMB現(xiàn)象的抑制效果方面兩種天然抗氧化物差異不顯著。因此,可以通過(guò)向牛肉餅中添加0.1 g/kg葡萄籽提取物或0.1 g/kg茶多酚,抑制高氧氣調(diào)包裝牛肉餅加熱過(guò)程中的 PMB現(xiàn)象并改善生肉餅冷藏過(guò)程的肉色穩(wěn)定性。